(57)【要約】【課題】太陽光発電システムに利用される系統連系インバータにおいて，系統電源が遮断され系統連系インバータから逆充電することを防止すると同時に，不要に検出した際の系統電源への影響を抑制することを目的とする。【解決手段】系統電源２からの受電電力を計測する受電計測手段３と、計測した受電電力から発電電力と家庭負荷の電力差が所定量を下回った場合で、かつ系統連系インバータ１の単独運転検出手段４により単独運転状態の可能性があると判定した場合に発電電力と家庭負荷の電力差をアンバランスな状態となるように制御し、単独運転の検出感度を上げる検出感度向上手段５を備える構成とすることで、発電電力と負荷電力がバランスした状態であっても、アンバランスな状態になるように制御して単独運転の検出感度を向上し、より安全なシステムとすることができる効果が得られる。【選択図】図１
2007135256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電手段からの発電電力を系統電源に出力する系統連系インバータであって、系統電源からの受電電流あるいは受電電力を計測する受電計測手段と、計測した受電電流あるいは受電電力から発電電力と家庭負荷の電力差が所定量を下回った場合で、かつ系統連系インバータの単独運転検出手段により単独運転状態の可能性があると判定した場合に発電電力と家庭負荷の電力差をアンバランスな状態となるように制御し、単独運転の検出感度を上げる検出感度向上手段を備えた系統連系インバータ。
【請求項２】
検出感度向上手段は、発電電力を抑制することを特徴とする請求項１記載の系統連系インバータ。
【請求項３】
検出感度向上手段は、負荷電力を調整することを特徴とする請求項１記載の系統連系インバータ。
【請求項４】
検出感度向上手段は、負荷に供給する電圧を制御することで負荷電力を調整することを特徴とする請求項３記載の系統連系インバータ。
【請求項５】
検出感度向上手段は、負荷電力が発電電力を少なくとも上回るように制御することを特徴とする請求項３記載の系統連系インバータ。
【請求項６】
検出感度向上手段は、負荷に供給する電圧を低下させるように制御することを特徴とする請求項４記載の系統連系インバータ。
【請求項７】
検出感度向上手段は、負荷に供給する電圧を上昇させるように制御することを特徴とする請求項４記載の系統連系インバータ。
【請求項８】
負荷への供給電圧の制御は、所定の電圧範囲としたことを特徴とする請求項４記載の系統連系インバータ。
【請求項９】
発電電力の抑制は、所定の電力範囲としたことを特徴とする請求項２記載の系統連系インバータ。
【請求項１０】
発電電力の抑制は、系統連系インバータのインバータ部の出力を抑制し、前記インバータ部の抑制による前記インバータ部の入力側に配したコンデンサの電圧上昇に応じて発電電力を制御するＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力電力を抑制することを特徴とする請求項２記載の系統連系インバータ。
【請求項１１】
発電電力の抑制は、系統連系インバータのＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力電力を抑制し、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力側に配したコンデンサの電圧低下に応じてインバータ部の出力を抑制することを特徴とする請求項２記載の系統連系インバータ。
【請求項１２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ部とインバータ部は、コンデンサの制御電圧を相異なる電圧としたことを特徴とする請求項１０あるいは１１記載の系統連系インバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ技術を利用した太陽光発電などに利用する系統連系インバータの単独運転検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般家庭の負荷の増加による化石燃料の枯渇、地球温暖化問題などが生じており、太陽光発電システムや節電装置、あるいは系統電圧の安定化装置などによる、クリーンエネルギーの利用や省エネルギー装置が求められている。
【０００３】
従来、この種の太陽光発電システムにおける系統連系インバータは、能動方式にて外乱信号を系統に出力し、外乱信号の発散により検出する方法が知られている（例えば、特許文献１あるいは特許文献２参照）。
【０００４】
以下、その特許文献１における単独運転の検出について図９を参照しながら説明する。
【０００５】
図に示すように、太陽電池等の直流電力を出力する電源装置１０１と、電源装置１０１から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１０２と、インバータ回路１０２と連系して負荷１０３へ電力を供給する商用電力系統１０４と、インバータ回路１０２と商用電力系統１０４との連系点の電圧を検出する電圧検出手段１０５と、電圧検出手段１０５が検出した連系点の電圧に基づいて、商用電力系統１０４が停止し、単独運転状態になっていると判断する単独運転判断部１０６と、インバータ回路１０２の出力電流を変動させる能動変動作成部１０７と、商用電力系統１０４が停止し、単独運転状態になっていると単独運転判断部１０６において判断した場合には、インバータ回路１０２と商用電力系統１０４とを切り離す系統連系保護装置１０８とを有し、系統連系保護装置１０８はインバータ回路１０２の出力電流を変動するに際し、ランダム変動出力部１０９を備えることで、ある一定範囲の数値からランダム値を選択し、所定時間間隔毎にランダム値の変動量の大きさで能動変動信号を出力することとなる。ランダム値の変動を与えることにより、同一配線上に能動方式を採用する発電設備が連系運転されている場合であっても単独運転を検出することができる。
【０００６】
次に特許文献２における単独運転の検出について図１０を参照しながら説明する。
【０００７】
図１０にインバータ装置１１５の構成を示す。インバータ装置１１５は直流電源１１６から入力される直流電力を交流電力に変換して負荷１１７に供給するインバータ主回路１１８と、負荷１１７に供給される負荷供給電圧Ｖｏを検出する電圧検出器１１９と、負荷供給電圧Ｖｏを基にして出力同期信号Ｖｓを作製するゼロクロス検出回路１２０と、インバータ主回路１１８の出力電流Ｉｏを検出する電流検出器１２１と、出力電流ＩｏをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１２２と、出力電流Ｉｏと出力同期信号Ｖｓとを基にしてインバータ主回路１１８をＰＷＭ制御するデジタルシグナルプロセッサ１２３と、負荷１１７に供給される負荷供給電圧Ｖｏの電圧異常を検出する電圧異常検出回路１２４と、デジタルシグナルプロセッサ１２３が出力するＰＷＭデータを基にしてゲートパルス信号Ｇｐを作製するタイマ・カウンタ回路１２５と、ゲートパルス信号Ｇｐを基にしてインバータ主回路１１８のスイッチング素子をスイッチング制御するゲート駆動回路１２６とを備えている。
【０００８】
このインバータ装置１１５では、交流電圧系統１２７の停電等により、単独運転状態となった際、インバータ装置１１５からの有効電力、無効電力と負荷１１７の有効電力、無効電力とがアンバランスな場合は、負荷供給電圧Ｖｏあるいは負荷供給電圧の周波数の異常を検出し、単独運転状態になったとして、インバータ主回路１１８のスイッチング制御を停止し、これによってインバータ主回路１１８はインバータ出力を停止する。次に、インバータ装置１１５が供給している有効電力、無効電力と負荷１１７が要求している有効電力、無効電力とがほぼ一致する状態でインバータ装置１１５が単独運転状態になると、負荷供給電圧Ｖｏ及び周波数はほとんど変動しなくなるため、インバータ出力に歪みを付与することで、負荷インピーダンスの力率に関係なく単独運転状態の負荷供給電圧Ｖｏの周波数に変動を発生させて単独運転状態を確実に検知している。
【特許文献１】特許第３４０２１５９号公報（第１図）
【特許文献２】特開平９−３４２２５５号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような従来の系統連系インバータにおける単独運転検出は、能動方式にて外乱信号を系統に出力しているが、系統連系インバータが並列して複数台接続された場合に相互干渉により検出感度が低下したり、互いの外乱信号による不要な動作が発生する、あるいは不要な動作を低減するために感度を下げ、安全性を損なう可能性があるという課題があり、検出感度の低下や不要な動作を発生しにくい単独運転の検出を行ない、系統電源の安定性が求められている。
【００１０】
また、単独運転検出機能が不要動作した際に、系統連系インバータから出力している電力はゲートブロックされるため、系統電源から見た場合には負荷の急激な変動が発生するという課題があり、不要動作による系統電源側への負荷の急変という悪影響を発生させないという安定性も求められている。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、検出感度が低下せず、より高速に単独運転を検出すると共に、不要動作発生時に系統電源側からみた負荷変動の最小化を可能とした系統連系インバータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の系統連系インバータは上記目的を達成するために、系統電源からの受電電流あるいは受電電力を計測する受電計測手段と、計測した受電電流あるいは受電電力から発電電力と家庭負荷の電力差が所定量を下回った場合で、かつ系統連系インバータの単独運転検出手段により単独運転状態の可能性があると判定した場合に発電電力と家庭負荷の電力差をアンバランスな状態となるように制御し、単独運転の検出感度を上げる検出感度向上手段を備える構成としたものである。
【００１３】
この手段により、システムが発電出力を有しており負荷電力とバランスした状態にあった場合であっても、発電電力と負荷電力をアンバランスな状態として単独運転の検出感度を向上し、より安全なシステムとすることができる。
【００１４】
また、検出感度向上手段は、発電電力を抑制する構成としたものである。
【００１５】
この手段により、検出感度の向上を通常使用する発電電力を制御する回路で実現、すなわち、より簡単でかつ安価なシステムで実現することができる。
【００１６】
さらに、検出感度向上手段は、負荷電力を調整する構成としたものである。
【００１７】
この手段により、発電電力を抑制することなく実現することが可能となり、よりシステム効率を上げ、かつ確実に系統の停電を検出することができる。
【００１８】
また、検出感度向上手段は、負荷に供給する電圧を制御することで負荷電力を調整する構成としたものである。
【００１９】
この手段により、系統電源が健全な場合の不要動作時に、系統及び負荷に対する影響を低減することができる。
【００２０】
さらに、検出感度向上手段は、負荷電力が発電電力を少なくとも上回るように制御する構成としたものである。
【００２１】
この手段により、負荷側の電圧を過剰に上昇させることなく、検出感度を向上することができ、負荷に悪影響を及ぼすことなく、単独運転の検出感度を向上することができる。
【００２２】
また、検出感度向上手段は、負荷に供給する電圧を低下させるように制御する構成としたものである。
【００２３】
この手段により、負荷側の電圧を過剰に上昇させることなく、検出感度を向上することができ、負荷に悪影響を及ぼすことなく、単独運転の検出感度を向上することができる。
【００２４】
さらに、検出感度向上手段は、負荷に供給する電圧を上昇させるように制御する構成としたものである。
【００２５】
この手段により、負荷側の電圧を過剰に低下させることなく、検出感度を向上することができ、負荷の停止などを引き起こすことなく、単独運転の検出感度を向上することができる。
【００２６】
また、負荷への供給電圧の制御は、所定の電圧範囲とするよう構成したものである。
【００２７】
この手段により、負荷の停止あるいは負荷に過剰電圧を印加することなく、単独運転の検出感度を向上することができる。
【００２８】
さらに、発電電力の抑制は、所定の電力範囲とするよう構成としたものである。
【００２９】
この手段により、不要な単独運転動作時に系統側からみた負荷を急激に変動させることなく、単独運転の検出感度を向上することができる。
【００３０】
また、発電電力の抑制は、系統連系インバータのインバータ部の出力を抑制し、前記インバータ部の抑制による前記インバータ部の入力側に配したコンデンサの電圧上昇に応じて発電電力を制御するＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力電力を抑制する構成としたものである。
【００３１】
この手段により、系統電源側への出力を迅速に抑制することができ、単独運転の検出感度を向上すると同時に高速に検出することができる。
【００３２】
さらに、発電電力の抑制は、系統連系インバータのＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力電力を抑制し、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力側に配したコンデンサの電圧低下に応じてインバータ部の出力を抑制する構成としたものである。
【００３３】
この手段により、単独運転の検出感度を向上すると同時に、コンデンサの電圧を過剰に上昇させることなく、信頼性を向上し、長寿命化を図ることができる。
【００３４】
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ部とインバータ部は、コンデンサの制御電圧を相異なる電圧とする構成としたものである。
【００３５】
この手段により、ＤＣ−ＤＣコンバータ部の制御時定数とインバータ部の制御時定数を装置単体毎にばらつきの補正を不要とすることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、系統電源からの受電電流あるいは受電電力を計測する受電計測手段と、計測した受電電流あるいは受電電力から発電電力と家庭負荷の電力差が所定量を下回った場合で、かつ系統連系インバータの単独運転検出手段により単独運転状態の可能性があると判定した場合に発電電力と家庭負荷の電力差をアンバランスな状態となるように制御し、単独運転の検出感度を上げる検出感度向上手段を備える構成とすることで、システムが発電出力を有しており負荷電力とバランスした状態にあった場合であっても、発電電力と負荷電力をアンバランスな状態として単独運転の検出感度を向上し、より安全なシステムとすることができるという効果のある系統連系インバータを提供できる。
【００３７】
また、検出感度向上手段は、発電電力を抑制する構成とすることで、検出感度の向上を通常使用する発電電力を制御する回路で実現、すなわち、より簡単でかつ安価なシステムで実現することができるという効果のある系統連系インバータを提供できる。
【００３８】
さらに、検出感度向上手段は、負荷電力を調整する構成とすることで、発電電力を抑制することなく実現することが可能となり、よりシステム効率を上げ、かつ確実に系統の停電を検出することができるという効果のある系統連系インバータを提供できる。
【００３９】
また、検出感度向上手段は、負荷に供給する電圧を制御することで負荷電力を調整する構成とすることで、系統電源が健全な場合の不要動作時に、系統及び負荷に対する影響を低減することができるという効果のある系統連系インバータを提供できる。
【００４０】
さらに、検出感度向上手段は、負荷電力が発電電力を少なくとも上回るように制御する構成とすることで、負荷側の電圧を過剰に上昇させることなく、検出感度を向上することができ、負荷に悪影響を及ぼすことなく、単独運転の検出感度を向上することができるという効果のある系統連系インバータを提供できる。
【００４１】
また、検出感度向上手段は、負荷に供給する電圧を低下させるように制御する構成とすることで、負荷側の電圧を過剰に上昇させることなく、検出感度を向上することができ、負荷に悪影響を及ぼすことなく、単独運転の検出感度を向上することができるという効果のある系統連系インバータを提供できる。
【００４２】
さらに、検出感度向上手段は、負荷に供給する電圧を上昇させるように制御する構成とすることで、負荷側の電圧を過剰に低下させることなく、検出感度を向上することができ、負荷の停止などを引き起こすことなく、単独運転の検出感度を向上することができるという効果のある系統連系インバータを提供できる。
【００４３】
また、負荷への供給電圧の制御は、所定の電圧範囲とするような構成とすることで、負荷の停止あるいは負荷に過剰電圧を印加することなく、単独運転の検出感度を向上することができるという効果のある系統連系インバータを提供できる。
【００４４】
さらに、発電電力の抑制は、所定の電力範囲とするような構成とすることで、不要な単独運転動作時に系統側からみた負荷を急激に変動させることなく、単独運転の検出感度を向上することができるという効果のある系統連系インバータを提供できる。
【００４５】
また、発電電力の抑制は、系統連系インバータのインバータ部の出力を抑制し、前記インバータ部の抑制による前記インバータ部の入力側に配したコンデンサの電圧上昇に応じて発電電力を制御するＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力電力を抑制する構成とすることで、系統電源側への出力を迅速に抑制することができ、単独運転の検出感度を向上すると同時に高速に検出することができるという効果のある系統連系インバータを提供できる。
【００４６】
さらに、発電電力の抑制は、系統連系インバータのＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力電力を抑制し、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力側に配したコンデンサの電圧低下に応じてインバータ部の出力を抑制する構成とすることで、単独運転の検出感度を向上すると同時に、コンデンサの電圧を過剰に上昇させることなく、信頼性を向上し、長寿命化を図ることができるという効果のある系統連系インバータを提供できる。
【００４７】
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ部とインバータ部は、コンデンサの制御電圧を相異なる電圧とする構成とすることで、ＤＣ−ＤＣコンバータ部の制御時定数とインバータ部の制御時定数を装置単体毎にばらつきの補正を不要とすることができるという効果のある系統連系インバータを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
本発明の請求項１記載の発明は、系統電源からの受電電流あるいは受電電力を計測する受電計測手段と、計測した受電電流あるいは受電電力から発電電力と家庭負荷の電力差が所定量を下回った場合で、かつ系統連系インバータの単独運転検出手段により単独運転状態の可能性があると判定した場合に発電電力と家庭負荷の電力差をアンバランスな状態となるように制御し、単独運転の検出感度を上げる検出感度向上手段を備える構成としたものであり、システムが発電出力を有しており負荷電力とバランスした状態にあった場合であっても、発電電力と負荷電力をアンバランスな状態として単独運転の検出感度を向上し、より安全なシステムとすることができるという作用を有する。
【００４９】
また、検出感度向上手段は、発電電力を抑制する構成としたものであり、検出感度の向上を通常使用する発電電力を制御する回路で実現、すなわち、より簡単でかつ安価なシステムで実現することができるという作用を有する。
【００５０】
さらに、検出感度向上手段は、負荷電力を調整する構成としたものであり、発電電力を抑制することなく実現することが可能となり、よりシステム効率を上げ、かつ確実に系統の停電を検出することができるという作用を有する。
【００５１】
また、検出感度向上手段は、負荷に供給する電圧を制御することで負荷電力を調整する構成としたものであり、系統電源が健全な場合の不要動作時に、系統及び負荷に対する影響を低減することができるという作用を有する。
【００５２】
さらに、検出感度向上手段は、負荷電力が発電電力を少なくとも上回るように制御する構成としたものであり、負荷側の電圧を過剰に上昇させることなく、検出感度を向上することができ、負荷に悪影響を及ぼすことなく、単独運転の検出感度を向上することができるという作用を有する。
【００５３】
また、検出感度向上手段は、負荷に供給する電圧を低下させるように制御する構成としたものであり、負荷側の電圧を過剰に上昇させることなく、検出感度を向上することができ、負荷に悪影響を及ぼすことなく、単独運転の検出感度を向上することができるという作用を有する。
【００５４】
さらに、検出感度向上手段は、負荷に供給する電圧を上昇させるように制御する構成としたものであり、負荷側の電圧を過剰に低下させることなく、検出感度を向上することができ、負荷の停止などを引き起こすことなく、単独運転の検出感度を向上することができるという作用を有する。
【００５５】
また、負荷への供給電圧の制御は、所定の電圧範囲とするような構成としたものであり、負荷の停止あるいは負荷に過剰電圧を印加することなく、単独運転の検出感度を向上することができるという作用を有する。
【００５６】
さらに、発電電力の抑制は、所定の電力範囲とするような構成としたものであり、不要な単独運転動作時に系統側からみた負荷を急激に変動させることなく、単独運転の検出感度を向上することができるという作用を有する。
【００５７】
また、発電電力の抑制は、系統連系インバータのインバータ部の出力を抑制し、前記インバータ部の抑制による前記インバータ部の入力側に配したコンデンサの電圧上昇に応じて発電電力を制御するＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力電力を抑制する構成としたものであり、系統電源側への出力を迅速に抑制することができ、単独運転の検出感度を向上すると同時に高速に検出することができるという作用を有する。
【００５８】
さらに、発電電力の抑制は、系統連系インバータのＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力電力を抑制し、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力側に配したコンデンサの電圧低下に応じてインバータ部の出力を抑制する構成としたものであり、単独運転の検出感度を向上すると同時に、コンデンサの電圧を過剰に上昇させることなく、信頼性を向上し、長寿命化を図ることができるという作用を有する。
【００５９】
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ部とインバータ部は、コンデンサの制御電圧を相異なる電圧とする構成としたものであり、ＤＣ−ＤＣコンバータ部の制御時定数とインバータ部の制御時定数を装置単体毎にばらつきの補正を不要とすることができるという作用を有する。
【００６０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００６１】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１における系統連系インバータの構成図を示す。
【００６２】
図に示すように、系統連系インバータ１は、系統電源２からの受電電流と電圧を計測する受電計測手段３としての電流センサ３ａ、電圧センサ３ｂと、電流センサ３ａの瞬時値と電圧センサ３ｂの瞬時値から電力を演算する電力演算部３ｃと、計測した受電電力から発電電力と家庭負荷の電力差が所定量（例えば、発電手段が太陽電池の場合、最大電力追従制御の揺らぎを考慮した電力差として５０Ｗ）を下回った場合で、かつ系統連系インバータ１の単独運転検出手段４により単独運転状態の可能性があると判定した場合に発電電力と家庭負荷の電力差をアンバランスな状態となるように制御し、単独運転の検出感度を上げる検出感度向上手段５を備えている。ここで、発電電力と家庭負荷をアンバランスな状態となるように制御することで、系統電源２からの電力供給がない場合、すなわち単独運転状態が発生している時においては家庭負荷の電力分を供給できず、系統連系インバータ１の出力部の電圧が低下することになる。この出力部の電圧低下により単独運転を検出し易くすることができる。また、アンバランスな状態とする制御の一例としては、発電手段が太陽電池の場合、最大電力追従制御の揺らぎを考慮した電力差として１５０Ｗ家庭負荷の電力が大きくなるようにすることである。
【００６３】
次に検出感度向上手段５の制御フローチャートについて、図２に示す。
【００６４】
図２に示すように、検出感度向上手段５は、単独運転検出手段４により単独運転状態の可能性の有無を入力する。単独運転の可能性があると判定された場合、系統連系インバータ１のインバータ部１ａの出力指令を低下させるように指令する。この時の出力指令の低下させる電力指令値は、負荷電力を下回る電力とする。系統連系インバータ１の内部では、出力指令を低下させることで、コンデンサ１ｂの電圧は上昇することとなるため、発電部（例えば太陽電池など）の制御を行なっているＤＣ−ＤＣコンバータ１ｃは、コンデンサ１ｂの電圧が規定値Ｖｃ１（例えば３５０Ｖ）を超えた場合、最大電力追従制御を解除し、コンデンサ１ｂの電圧をＶｃ１となるように電圧一定制御へと切り換える。規定時間ｔの間、負荷電力を下回るように追従制御を行ない、規定時間が経過しても系統電源２の電源電圧が低下あるいは周波数などの変化がない場合は、単独運転検出手段４の不要動作として判定し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１ｃはコンデンサ１ｂの電圧一定制御から最大電力追従制御へと切り換える。この場合、コンデンサ１ｂの電圧は再度上昇することとなるため、インバータ部１ａは、負荷電力を下回る追従制御からコンデンサ１ｂの電圧一定制御へと切り換える。インバータ部１ａの制御を切り換えるのは、コンデンサ１ｂの電圧がＶｃ２（例えば３６０Ｖ）を超えた時に行なう。この時のインバータ部１ａが制御するコンデンサ１ｂの目標電圧はＶｃ３（例えば３４０Ｖ）とする。また、規定時間ｔの間に、系統電源２の電源電圧が規定値以下に低下、あるいは周波数が規定値を超える変化を起こした場合、単独運転であると判断し、インバータ部１ａはゲートブロックしてインバータ出力を停止し、更にＭＣ部１ｄをオフして系統電源２から解列する。
【００６５】
なお、単独運転検出手段４としては、周波数を変動させる周波数シフト方式や無効電力を変動させる無効電力変動方式などであるが、公知の技術のため、詳細な説明は省略する。
【００６６】
以上のように、本実施の形態１によれば、系統電源２からの受電電力を計測し、受電電力と発電電力と家庭負荷の電力差が所定量を下回った場合で、かつ系統連系インバータ１の単独運転検出手段４により単独運転状態の可能性があると判定した場合に発電電力と家庭負荷の電力差をアンバランスな状態となるように制御することで、停電時に系統電源２の電圧の変動幅の増加、あるいは周波数または無効電力の変動幅の増加を促進し、単独運転の検出感度を上げることができる。
【００６７】
（実施の形態２）
図３は、本実施の形態２における系統連系インバータの構成図を示す。
【００６８】
図に示すように、系統連系インバータ１は、系統電源２からの受電電流と電圧を計測する受電計測手段としての電流センサ３ａ、電圧センサ３ｂと、電流センサ３ａの瞬時値と電圧センサ３ｂの瞬時値から電力を演算する電力演算部３ｃと、計測した受電電力から発電電力と家庭負荷の電力差が所定量（例えば、発電手段が太陽電池の場合、最大電力追従制御の揺らぎを考慮した電力差として５０Ｗ）を下回った場合で、かつ系統連系インバータ１の単独運転検出手段４により単独運転状態の可能性があると判定した場合に、系統電源２の電源電圧を下げることで家庭負荷の電力を下げるように制御し、単独運転の検出感度を上げる検出感度向上手段５ｂを備えている。
【００６９】
次に検出感度向上手段５ｂの制御フローチャートについて、図４に示す。
【００７０】
図４に示すように、検出感度向上手段５ｂは、単独運転検出手段４により単独運転状態の可能性の有無を入力する。単独運転の可能性があると判定された場合、系統連系インバータ１のインバータ部１ａの出力指令は、系統電源２の電源電圧を低下させる、すなわち無効電力を注入し、位相を進ませるように指令する。この時の無効電力の注入量は、力率０．８５、あるいは系統電源２の電源電圧が所定の電圧範囲（例えば下限値として９５Ｖ）を下回った場合の注入量を上限とする。規定時間ｔの間、進相無効電力制御を行ない、規定時間が経過しても系統電源２の電源電圧が規定量低下あるいは周波数などの変化がない場合は、単独運転検出手段４の不要動作として判定し、力率１の制御へと切り換える。また規定時間ｔの間に、系統電源２の電源電圧が規定値以下に低下、あるいは周波数が規定値を超える変化が発生した場合、単独運転であると判断し、インバータ部１ａはゲートブロックしてインバータ出力を停止し、更にＭＣ部１ｄをオフして系統電源２から解列する。
【００７１】
なお、単独運転検出手段４としては、周波数を変動させる周波数シフト方式や無効電力を変動させる無効電力変動方式などであるが、公知の技術のため、詳細な説明は省略する。
【００７２】
以上のように、本実施の形態２によれば、系統電源２からの受電電力を計測し、受電電力と発電電力と家庭負荷の電力差が所定量を下回った場合で、かつ系統連系インバータ１の単独運転検出手段４により単独運転状態の可能性があると判定した場合、進相無効電力制御にて力率を下げて家庭負荷の電力を調整することで系統電源２の電圧変動あるいは周波数変動を発生させ、単独運転の検出感度を向上することとなる。
【００７３】
（実施の形態３）
図５は、本実施の形態３における系統連系インバータの構成図を示す。
【００７４】
図に示すように、系統連系インバータ１は、系統電源２からの受電電流と電圧を計測する受電計測手段としての電流センサ３ａ、電圧センサ３ｂと、電流センサ３ａの瞬時値と電圧センサ３ｂの瞬時値から電力を演算する電力演算部３ｃと、計測した受電電力から発電電力と家庭負荷の電力差が所定量（例えば、発電手段が太陽電池の場合、最大電力追従制御の揺らぎを考慮した電力差として５０Ｗ）を下回った場合で、かつ系統連系インバータ１の単独運転検出手段４により単独運転状態の可能性があると判定した場合に、系統電源２の電源電圧を上げることで家庭負荷の電力を上げるように制御し、単独運転の検出感度を上げる検出感度向上手段５ｂを備えている。
【００７５】
次に検出感度向上手段５ｃの制御フローチャートについて、図６に示す。
【００７６】
図６に示すように、検出感度向上手段５ｃは、単独運転検出手段４により単独運転状態の可能性の有無を入力する。単独運転の可能性があると判定された場合、系統連系インバータ１のインバータ部１ａの出力指令は、系統電源２の電源電圧を上昇させる、すなわち無効電力を注入し、位相を遅らせるように指令する。この時の無効電力の注入量は、力率０．８５、あるいは系統電源２の電源電圧が所定の電圧範囲（例えば上限値として１０７Ｖ）を上回った場合の注入量を上限とする。規定時間ｔの間、遅相無効電力制御を行ない、規定時間が経過しても系統電源２の電源電圧が規定量低下あるいは周波数などの変化がない場合は、単独運転検出手段４の不要動作として判定し、力率１の制御へと切り換える。また規定時間ｔの間に、系統電源２の電源電圧が規定値以下に低下、あるいは周波数が規定値を超える変化が発生した場合、単独運転であると判断し、インバータ部１ａはゲートブロックしてインバータ出力を停止し、更にＭＣ部１ｄをオフして系統電源２から解列する。
【００７７】
なお、単独運転検出手段４としては、周波数を変動させる周波数シフト方式や無効電力を変動させる無効電力変動方式などであるが、公知の技術のため、詳細な説明は省略する。
【００７８】
以上のように、本実施の形態２によれば、系統電源２からの受電電力を計測し、受電電力と発電電力と家庭負荷の電力差が所定量を下回った場合で、かつ系統連系インバータ１の単独運転検出手段４により単独運転状態の可能性があると判定した場合、遅相無効電力制御にて力率を下げて家庭負荷の電力を調整することで系統電源２の電圧変動あるいは周波数変動を発生させ、単独運転の検出感度を向上することとなる。
【００７９】
（実施の形態４）
図７は、本実施の形態３における系統連系インバータの構成図を示す。
【００８０】
図に示すように、系統連系インバータ１は、系統電源２からの受電電流と電圧を計測する受電計測手段３としての電流センサ３ａ、電圧センサ３ｂと、電流センサ３ａの瞬時値と電圧センサ３ｂの瞬時値から電力を演算する電力演算部３ｃと、計測した受電電力から発電電力と家庭負荷の電力差が所定量（例えば、発電手段が太陽電池の場合、最大電力追従制御の揺らぎを考慮した電力差として５０Ｗ）を下回った場合で、かつ系統連系インバータ１の単独運転検出手段４により単独運転状態の可能性があると判定した場合に発電電力と家庭負荷の電力差をアンバランスな状態となるように制御し、単独運転の検出感度を上げる検出感度向上手段５を備えている。ここで、発電電力と家庭負荷をアンバランスな状態となるように制御することで、系統電源２からの電力供給がない場合、すなわち単独運転状態が発生している時においては家庭負荷の電力分を供給できず、系統連系インバータ１の出力部の電圧が低下することになる。この出力部の電圧低下により単独運転を検出し易くすることができる。また、アンバランスな状態の一例としては、発電手段が太陽電池の場合、最大電力追従制御の揺らぎを考慮した電力差として１５０Ｗ家庭負荷の電力が大きくなるようにすることを示す。
【００８１】
次に検出感度向上手段５ｄの制御フローチャートについて、図８に示す。
【００８２】
図８に示すように、検出感度向上手段５ｄは、単独運転検出手段４により単独運転状態の可能性の有無を入力する。単独運転の可能性があると判定された場合、系統連系インバータ１のＤＣ−ＤＣコンバータ１ｃの出力指令を低下させるように指令する。この時の出力指令の低下させる電力指令値は、コンデンサ１ｂが規定電圧Ｖｃ４（例えば３３０Ｖ）を下回らない範囲とする。系統連系インバータ１の内部では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１ｃの出力指令を低下させることで、コンデンサ１ｂの電圧は低下することとなり、インバータ部１ａはコンデンサ１ｂの電圧が規定電圧Ｖｃ５（例えば３４０Ｖ）となるように電圧一定制御を行なっているため、系統電源２への出力電力は低下することとなる。規定時間ｔの間、負荷電力を下回るように追従制御を行ない、規定時間が経過しても系統電源２の電源電圧が低下あるいは周波数などの変化がない場合は、単独運転検出手段４の不要動作として判定し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１ｃはコンデンサ１ｂの電圧一定制御から最大電力追従制御へと切り換える。この場合、コンデンサ１ｂの電圧は上昇することとなるため、インバータ部１ａは、コンデンサ１ｂの電圧を規定電圧Ｖｃ５となるように電圧一定制御を行なっていることから、系統電源２への出力電力は増加し、通常状態へと復帰する。規定時間ｔの間に、系統電源２の電源電圧が規定値以下に低下、あるいは周波数が規定値を超える変化を起こした場合、単独運転であると判断し、インバータ部１ａはゲートブロックしてインバータ出力を停止し、更にＭＣ部１ｄをオフして系統電源２から解列する。
【００８３】
なお、単独運転検出手段４としては、周波数を変動させる周波数シフト方式や無効電力を変動させる無効電力変動方式などであるが、公知の技術のため、詳細な説明は省略する。
【００８４】
以上のように、本実施の形態３によれば、系統電源２からの受電電力を計測し、受電電力と発電電力と家庭負荷の電力差が所定量を下回った場合で、かつ系統連系インバータ１の単独運転検出手段４により単独運転状態の可能性があると判定した場合に発電電力と家庭負荷の電力差をアンバランスな状態となるように制御することで、停電時に系統電源２の電圧の変動幅の増加、あるいは周波数または無効電力の変動幅の増加を促進し、単独運転の検出感度を上げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
太陽電池や燃料電池を用いて発電した電力を系統電源に出力する系統連系インバータの単独運転の検出方法および系統電源への悪影響を抑制することができるため、特に系統電源に系統連系インバータが並列に接続される場合の相互干渉を防止すると共に、高速に検出する必要のある集中連系の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施の形態１の系統連系インバータの構成図
【図２】同検出感度向上手段５の制御フローチャート
【図３】本発明の実施の形態２の系統連系インバータの構成図
【図４】同検出感度向上手段５ｂの制御フローチャート
【図５】本発明の実施の形態３の系統連系インバータの構成図
【図６】同検出感度向上手段５ｃの制御フローチャート
【図７】本発明の実施の形態４の系統連系インバータの構成図
【図８】同検出感度向上手段５ｄの制御フローチャート
【図９】従来の特許文献１における系統連系インバータのブロック図
【図１０】従来の特許文献２におけるインバータ装置の構成図
【符号の説明】
【００８７】
１    系統連系インバータ
１ａ  インバータ部
１ｂ  コンデンサ
１ｃ  ＤＣ−ＤＣコンバータ
１ｄ  ＭＣ部
２    系統電源
３    受電計測手段
３ａ  電流センサ
３ｂ  電圧センサ
３ｃ  電力演算部
４    単独運転検出手段
５    検出感度向上手段
５ｂ  検出感度向上手段
５ｃ  検出感度向上手段
５ｄ  検出感度向上手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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